کوی دانش - kooy

ارتقاء عملکرد کاتالیزور با قاب‌های نانویی و چندفلزی

ارتقاء عملکرد کاتالیزور با قاب‌های نانویی و چندفلزی
24 فروردین
16:30 1394
دانشمندان با ایجاد تکامل ساختاری در نانوکریستال‌های پلاتین-نیکل و جامد، دسته‌ای بسیار فعال و بادوام از کاتالیزور‌های الکتریکی تولید کردند. این ماده جدید می‌تواند فعالیت کاتالیزوری را در جداسازی اکسیژن ارتقاء دهد. جداسازی اکسیژن برای سلول‌های سوختی و دیگر کاربرد‌های بالقوه، واکنشی ضروری است.

تصویر فوق: واکنش کاهش اکسیژن کاتالیزگر در سطح قاب‌های نانو پلاتین-نیکل با ساختار پوسته پلاتینی و چند لایه.

 

گروهی از دانشمندان سطحی بسیار فعال و بادوام از کاتالیزو‌های الکتریکی را با ایجاد تکامل ساختاری در نانوکریستال‌های Pt-Ni و جامدِ دوفلزی به ساختار‌های قفس‌مانند و پرمنفذ یا قاب‌های نانویی تولید کردند. این ماده جدید به طور قابل توجهی می‌تواند فعالیت کاتالیزوری را در واکنش کاهش اکسیژن (تقسیم‌کردن ملکول اکسیژن به دو یون اکسیژن) ارتقاء دهد. این واکنش برای سلول‌های سوختی و دیگر عملکرد‌های الکتریکی-شیمیایی ضروری است. این رویکرد برای سنتز کردن مواد، پیشرفت قابل توجهی در جهت تحقق کاتالیزورهای الکتریکی با خواص کاتالیزوری برتر و هزینه‌های کمتر محسوب می‌شود. ساختار بازِ قاب‌های نانویی، برخی از معیار‌های اصلی طراحی برای کاتالیزورهای الکتریکی پیشرفته و در مقیاس نانو را مد نظر قرار می‌دهد. کاتالیزورهای الکتریکی پیشرفته و در مقیاس نانو به معنای داشتن نسبت سطح به حجم بالا، دسترسی سطحی سه بعدی به واکنش‌کننده و استفاده از فلز گرانبها و مطلوب است. دانشمندان نسبت به کاربرد آسان این رویکرد در دیگر کاتالیزور‌های چندفلزی و کاهش هزینه‌های بالقوه در تولید مواد کاتالیزوری خوش‌بین هستند. کنترل ساختار در سطح اتمی می‌تواند به شکلی دقیق و مؤثر، خواص کاتالیزوری مواد را تنظیم کند و فعالیت و دوام آنها افزایش می‌دهد. دانشمندان آزمایشگاه ملی آرگون، آزمایشگاه ملی لارنس برکلی و دانشگاه ویسکانسین با ایجاد تکامل ساختاری در نانوکریستال‌های دوفلزی و Pt-Ni به ساختار‌های قفس‌مانند و پرمنفذ یا قاب‌های نانویی به سنتز دسته‌ای بسیار فعال و بادوام از کاتالیزو‌های الکتریکی پرداختند. این ماده با ایجاد تکامل ساختاری در نانوکریستال‌های دوفلزی پلاتین-نیکل (Pt-Ni) به ساختار‌های قفس‌مانند با ساختار پوسته‌ای Pt که به صورت خودکار مونتاژ می‌شود روی سطوح داخلی و خارجی مورد سنتز قرار گرفت.

در دمای ملایم، مواد اولیه یعنی نانوذرات بلوری PtNi3 به قاب‌های نانو Pt3Ni با سطوحی دارای دسترسی ملکولی سه بعدی تغییر شکل دادند. لبه‌های سرشار از پلاتین در نانوذرات PtNi3 اولیه در قاب‌های نانو Pt3Ni نهایی باقی می‌مانند. هم سطح داخلی و هم خارجی در این ساختار قاب‌شکل و باز، ترکیبی از ساختار پوسته‌ای سرشار از پلاتین است که ارتقاء در فعالیت واکنش کاهش اکسیژن را نشان می‌دهد. زمان قرار گرفتن در معرض شرایط واکنشی، کاتالیزو‌های قاب‌های نانو Pt3Ni توانسته‌اند در مقایسه با کاتالیزو‌های Pt  و بسیار پیشرفته‌ی دارای کربن (Pt/C)،  فعالیت جرمی (mass) را بیش از ۳۶ برابر و فعالیت خاص را تا ۲۲ برابر در دو فعالیت کاتالیزوری ارتقاء دهند. این امر، پیشرفت قابل توجهی در جهت ایجاد کاتالیزور‌های الکتریکی مؤثرتر به منظور واکنش‌های جداسازی‌ آب و سلول‌های سوختی محسوب می‌شود. این ساختار‌های کاتالیزور‌های الکتریکی در واکنش تکامل هیدروژن (HER) مورد استفاده قرار گرفته‌اند. واکنش تکامل هیدروژن در الکترولیزگر‌های آب قلیایی که هیدروژن را با جداسازی آب تولید می‌کند، یک واکنش کاتدیِ ضروری محسوب می‌شود. فعالیت HER برای سطح قاب‌های نانو با پوسته پلاتینی و Pt3Ni کریستالی با تقریباً یک قدر نسبت Pt/C ارتقاء یافته است. استفاده از تکامل ساختاری و خود‌به‌خودی در نانوذرات‌ دوفلزی از چندوجهی جامد به قاب‌های نانو توخالی با ساختار، ترکیب سطح و اندازه کنترل‌شده باید به آسانی در دیگر کاتالیزور‌های چندفلزی قابل اجرا باشد

درباره نویسنده

زهرا رضی یی

زهرا رضی یی

شما اولین نفری باشید که برای این خبر نظر میدهد
تصویر امنیتی



عبارت در تصویر را وارد کنید


محققان راهی برای خودترمیمی کامپوزیتها در دمای بسیار پایین یافتند

محققان راهی برای خودترمیمی کامپوزیتها در دمای بسیار پایین یافتند

دانشمندان روشی را توسعه داده اند که توسط آن موادی که عموماً در صنایع هوایی و ماهواره ها استفاده می شوند می توانند به خودترمیمیِ شکستها و خش های خود در دمای زیر انجماد بپردازند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
راه حلی مؤثر و کم هزینه برای ذخیره انرژی خورشیدی

راه حلی مؤثر و کم هزینه برای ذخیره انرژی خورشیدی

چگونه می توان انرژی خورشیدی را برای استفاده در زمانی که تابش خورشید وجود ندارد ذخیره کرد؟ یک راه حل تبدیل انرژی خورشیدی به هیدروژن توسط الکترولیز آب است. این ایده به این صورت است که از الکتریسیته ای که توسط انرژی خورشیدی (پنلهای خورشیدی) بدست می آید برای تجزیه ملوکولهای آب به اکسیژن و هیدروژن استفاده شود. سپس هیدروژن خالص را می توان بعنوان منبع انرژی الکتریسیته ویا یک منبع سوختی استفاده کرد. اما دقیقاً همینجاست که موضوع پیچیده می شود. حتی با وجود فناوری های مختلفِ تولید هیدروژن و نتایج نوید بخش آزمایشگاهی، هنوز این روش بسیار ناپایدار و گران است و صرفاً برای استفاده های بزرگ تجاری دارای صرفه است. حال، رویکرد جدیدی توسط محققانِ سوئیسی عرضه شده است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
تولید سوخت از دی اکسید کربن

تولید سوخت از دی اکسید کربن

در مطالعه ای جدید که توسط دپارتمان انرژی آرگونه از لابراتوار ملی آمریکا و دانشگاه ایلینویز در شیکاگو انجام شد، محققان موفق به یافتن راهی شدند تا با کمک نور آفتاب، دی اکسید کربن را به یک منبع قابل استفاده انرژی تبدیل کنند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
قهوه جوشی با قابلیت کشت قارچ

قهوه جوشی با قابلیت کشت قارچ

اگر از زمره عاشقان قهوه هستید و در عین حال قارچ هم از چاشنی های همیشگی غذاهای شماست احتمالاً از همین الان تصمیم قطعی برای خرید این دستگاه را خواهید گرفت. این دستگاه جالب توسط آدریان پرز طراح بارسایی طراحی و تولید شده است. دستگاه های قهوه جوش صرفاً دو دهم درصد از قهوه را تبدیل به نوشیدنی می کنند و مابقی بصورت تفاله دور ریخته می شود. گرچه استفاده از تفاله قهوه بعنوان بستری برای پرورش قارچ موضوع جدیدی نیست ولی در پشت دستگاهی که در ادامه بررسی می کنیم تفکر خلاقانه ای وجود دارد. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
پیشرفت تکنولوژی پهپادها

پیشرفت تکنولوژی پهپادها

پهپادها بزودی قادر خواهند بود همانند یک پرنده ویا یک حشره بالدار تصاویر محیط را دریافت کرده، پردازش نمایند و بدون نیاز به دخالت نیروی انسانی، رادار وحتی هدایت GPS ماهواره ای راه خود را بیابند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
گفتگوهای سطح بالای دو شرکت اپل و سامسونگ درباره استفاده از سیم کارتهایی با استاندارد جدید

گفتگوهای سطح بالای دو شرکت اپل و سامسونگ درباره استفاده از سیم کارتهایی با استاندارد جدید

انجمن جهانی GSM یا به طور مخفف GSMA، نهادی است که به نمایندگی از اپراتورهای تلفن همراه، در مورد استاندارد های صنعت ارتباطات همراه تصمیم می گیرد. این انجمن قرار است بزودی یک بمب خبری را منتشر نماید. این سازمان مدتی است که مشغول فعالیت بر روی استانداردی برای سیم کارت های e-SIM یا همان سیم کارت سرخود گوشی ها است.

مطالعه متن کامل
فضا پیمای کاسینی بر روی قمر تایتان، دریاهای آفتابی مشاهده کرد

فضا پیمای کاسینی بر روی قمر تایتان، دریاهای آفتابی مشاهده کرد

زمانی که فضاپیمای کاسینی ناسا بر فراز تایتان (قمر سیاره زحل)، اوج گرفته بود توانست یک نگاه لحظه ای به در یاهای هیدروکربنی که نور خورشید را منعکس می کردند داشته باشد.

مطالعه متن کامل
یانگ‌یانگ یک ربات زن با قابلیت صحبت کردن، خندیدن و دست دادن

یانگ‌یانگ یک ربات زن با قابلیت صحبت کردن، خندیدن و دست دادن

یانگ‌یانگ یک ربات زن است که با دیدن آن نسبت به توانایی‌های تکنولوژی‌های جدید شگفت زده می شوید. این رباتِ شبه انسان قادر به صحبت کردن، چشمک زدن، خندیدن وحتی دست دادن با شماست

مطالعه متن کامل
جزیره مارهای زنگی جنگلی کابوس محلی های ساکن ماساچوست

جزیره مارهای زنگی جنگلی کابوس محلی های ساکن ماساچوست

مسئولان دولتی ماساچوست درصدد اجرای برنامه حفاظتی حیات وحشی هستند که هدف از آن محافظت ازمارهای زنگی جنگلیِ در معرض خطر انقراض می باشد و بدین منظور تعدادی از این مارها در جزیره غیرمسکونی که 1350 هکتار وسعت دارد رها خواهند شد.

مطالعه متن کامل
رادار دقت بالا برای صنعت فولاد

رادار دقت بالا برای صنعت فولاد

فولاد پراهمیت ترین ماده در ساخت وسایل نقلیه و ماشین آلات است. در فرآیندهای نورد و تبدیل شکل فولاد از فولاد خام به نوار، مقدار زیادی خرده آهن و قراضه برجای می ماند. رادار جدید تولید شده توسط مؤسسه فرانهوفر در آلمان، پهنای نوار فولادی را هنگام ساخت آن با دقتی در اندازه میکرومتر اندازه گیری می کند و کمک می کند خرده آهن های برجای مانده به حداقل برسد.

مطالعه متن کامل